Γεωγραφική κατανομή σεισμικών δονήσεων τελευταίου αιώνα. Πού γίνονται σεισμοί?

Τι είναι σεισμός?

Γεωγραφική κατανομή σεισμικών δονήσεων τελευταίου αιώνα Πού γίνονται σεισμοί?

h<25km 25km<h<75km 75km<h Σε τι βάθος γίνονται οι σεισμοί?

Τι προκαλεί ο σεισμός στην επιφάνεια του εδάφους?

Τι προκαλεί ο σεισμός στις κατασκευές?

Πως μετρούν οι σεισμολόγοι την ένταση ενός σεισμού? Κλίμακα Richter Βασίζεται στο μέγεθος του μεγαλύτερου σεισμικού κύματος που καταγράφεται στο σεισμό

Πως μετρούν οι μη ειδικοί την ένταση ενός σεισμού? Κλίμακα Mercalli Βασίζεται στις συνέπειες του σεισμού

Πως περιγράφονται από τους μηχανικούς τα χαρακτηριστικά ενός σεισμού? Επιταχυνσιογράφημα Επιταχυνσιογράφημα σεισμού Αθήνας 1999

Πως περιγράφονται από τους μηχανικούς τα χαρακτηριστικά ενός σεισμού? Φάσμα απόκρισης Φάσμα απόκρισης σεισμού Αθήνας 1999

Πως υπολογίζεται το φάσμα απόκρισης ενός σεισμού? { } max yγια ιδιοπεριοδο Τ = 2π m k

Ποια χαρακτηριστικά ενός σεισμού ενδιαφέρουν τους μηχανικούς? Μέγιστη εδαφική σεισμική επιτάχυνση

Ποια χαρακτηριστικά ενός σεισμού ενδιαφέρουν τους μηχανικούς? Διάρκεια

Ποια χαρακτηριστικά ενός σεισμού ενδιαφέρουν τους μηχανικούς? Κυρίαρχες συχνότητες / περίοδοι

Στόχοι αντισεισμικού σχεδιασμού Από τον Ελληνικό Αντισεισμικό Κανονισμό 2000 (ΕΑΚ2000) Κεφάλαιο 1

Αβεβαιότητες αντισεισμικού σχεδιασμού Από τον Ελληνικό Αντισεισμικό Κανονισμό 2000 (ΕΑΚ2000) Κεφάλαιο 1

Απορρόφηση σεισμικής ενέργειας Κατά τη διάρκεια ενός σεισμού οι κατασκευές δέχονται σεισμική ενέργεια, την οποία πρέπει να απορροφήσουν. Ο παραδοσιακός τρόπος απορρόφησης ενέργειας είναι μέσω πλαστικών παραμορφώσεων, δηλαδή μέσω βλαβών.

Μοντέρνες μέθοδοι απορρόφησης σεισμικής ενέργειας Σεισμική μόνωση

Μοντέρνες μέθοδοι απορρόφησης σεισμικής ενέργειας Σεισμικοί μονωτήρες

Μοντέρνες μέθοδοι απορρόφησης σεισμικής ενέργειας Ιξώδεις αποσβεστήρες

Μοντέρνες μέθοδοι απορρόφησης σεισμικής ενέργειας Αποσβεστήρες τριβής

Μοντέρνες μέθοδοι απορρόφησης σεισμικής ενέργειας Αποσβεστήρες διαρροής

Συμβατικές μέθοδοι απορρόφησης σεισμικής ενέργειας Mέσω πλαστικών παραμορφώσεων, δηλαδή μέσω βλαβών

Συμβατικές μέθοδοι απορρόφησης σεισμικής ενέργειας Όμως: Οι πλαστικές παραμορφώσεις, επομένως και οι βλάβες πρέπει να είναι ελεγχόμενες: - Να συμβαίνουν σε συγκεκριμένες θέσεις - Να οφείλονται σε συγκεκριμένο μηχανισμό αστοχίας ώστε η συμπεριφορά να είναι «πλάστιμη», δηλαδή: - Οι συνέπειες να μην οδηγούν σε κατάρρευση - Να απορροφάται η απαιτούμενη ποσότητα σεισμικής ενέργειας

Πλάστιμες και μη πλάστιμες κατασκευές Σημαντική δυνατότητα απορρόφησης σεισμικής ενέργειας μέσω πλαστικών παραμορφώσεων

Ικανοτικός σχεδιασμός Επιδιώκεται: o o o o Η δημιουργία ενός αξιόπιστου ελαστοπλαστικού μηχανισμού, ως προς τον αριθμό και τη θέση των πλαστικών αρθρώσεων Η αποφυγή δημιουργίας μηχανισμού κατάρρευσης Η αποφυγή ψαθυρών μορφών αστοχίας των μελών Η εξασφάλιση ικανοποιητικής σχέσης μεταξύ απαιτούμενης και διαθέσιμης πλαστιμότητας στις θέσεις πιθανών πλαστικών αρθρώσεων.

Μηχανισμοί κατάρρευσης

Ψαθυρές μορφές αστοχίας Παραδείγματα ψαθυρών μορφών αστοχίας σε μεταλλικές κατασκευές: o o o Διάτμηση κορμού κοχλία Θραύση απομειωμένης διατομής εφελκυόμενου μέλους Ελαστικός λυγισμός (καμπτικός, τοπικός, πλευρικός) Πρέπει να αποφεύγονται σε θέσεις όπου επιδιώκεται απορρόφηση σεισμικής ενέργειας μέσω πλαστικών παραμορφώσεων!

Μηχανική συμπεριφορά χάλυβα Ολκιμότητα χάλυβα: η ικανότητα του να υπόκειται σε μεγάλες μόνιμες πλαστικές παραμορφώσεις χωρίς να θραύεται. Αυτό συνεπάγεται μεγάλη ικανότητα απορρόφησης σεισμικής ενέργειας.

Συμπεριφορά υλικού Συμπεριφορά εφελκυόμενου μέλους

Συμπεριφορά υλικού Τυπικές καμπύλες τάσεων ανηγμένων παραμορφώσεων για δομικούς χάλυβες της Αμερικανικής βιομηχανίας

Απαιτήσεις για τον δομικό χάλυβα α) Η τάση θραύσης f u πρέπει να είναι τουλάχιστον κατά 20% μεγαλύτερη από την τάση διαρροής f y (δηλαδή f u /f y 1.2) Παράδειγμα: για χάλυβα S235 ισχύει f y =235MPa και f u =360MPa, δηλαδή f u /f y =1.53>1.2 β) Η μήκυνση θραύσης ε u πρέπει να είναι μεγαλύτερη τουλάχιστον κατά είκοσι φορές από τη μήκυνση διαρροής ε y (δηλαδή ε u /ε y 20) και τουλάχιστον ίση προς 15% (δηλαδή ε u 0.15)

Απορρόφηση ενέργειας Μισός κύκλος φόρτισης - αποφόρτισης

Απορρόφηση ενέργειας Πλήρης κύκλος φόρτισης - αποφόρτισης

Ελαστοπλαστική συμπεριφορά καμπτόμενου μέλους

Ορθογωνική διατομή υπό καθαρή κάμψη Διάγραμμα ροπών - καμπυλοτήτων M/M pl 1 0.8 ελαστοπλαστική συμπεριφορά διατομής Μ y 0.6 0.4 προσέγγιση της ελαστοπλαστικής συμπεριφοράς της διατομής με ελαστική-απολύτως πλαστική 0.2 ελαστική συμπεριφορά διατομής 0 κ y κ/κ y 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Η έννοια της πλαστικής άρθρωσης a x L L 3 = ± 1 2, x h L 3 2 Ελαστοπλαστικό σύνορο

Απορρόφηση ενέργειας καμπτόμενου μέλους Διάγραμμα Μ-θ δύο ισοδύναμων από άποψη απορρόφησης ενέργειας δοκών: Η δοκός 1 είναι ελαστική Η δοκός 2 είναι ελαστοπλαστική Η δοκός 1 έχει πολύ μεγαλύτερη απαίτηση δυσκαμψίας και αντοχής

Προϋπόθεση ελαστοπλαστικής συμπεριφοράς καμπτόμενου μέλους Πρέπει τα μέλη να διαθέτουν επαρκή ικανότητα σχετικής στροφής των δύο άκρων τους χωρίς την εκδήλωση τοπικού λυγισμού.

Αστοχία από τοπικό λυγισμό

Προϋπόθεση ελαστοπλαστικής συμπεριφοράς καμπτόμενου μέλους Καμπύλες ροπής στροφής για διάφορες κατηγορίες διατομών

Αριθμητικές αναλύσεις για προσομοίωση τοπικού λυγισμού Καμπτόμενος πρόβολος κατηγορίας 1 Σημείο 1

Σεισμικές δράσεις σχεδιασμού Από τον Ελληνικό Αντισεισμικό Κανονισμό 2000 (ΕΑΚ2000) Κεφάλαιο 2 Φάσμα σχεδιασμού

Σεισμικές δράσεις σχεδιασμού Από τον Ελληνικό Αντισεισμικό Κανονισμό 2000 (ΕΑΚ2000) Κεφάλαιο 2

Σεισμικές δράσεις σχεδιασμού Χάρτης σεισμικής επικινδυνότητας (ΕΑΚ2000) 3

Σεισμικές δράσεις σχεδιασμού Χάρτης σεισμικής επικινδυνότητας (ΕΑΚ2000)

Σεισμικές δράσεις σχεδιασμού Συντελεστής σπουδαιότητας γ 1 (ΕΑΚ2000)

Σεισμικές δράσεις σχεδιασμού Κατάταξη εδαφών (ΕΑΚ2000)

Σεισμικές δράσεις σχεδιασμού Συντελεστής επιρροής θεμελίωσης θ (ΕΑΚ2000)

Σεισμικές δράσεις σχεδιασμού Συντελεστής απόσβεσης η (ΕΑΚ2000) ζ: ποσοστό απόσβεσης

Σεισμικές δράσεις σχεδιασμού Συντελεστής απόσβεσης η (ΕΑΚ2000)

Σεισμικές δράσεις σχεδιασμού Συντελεστής απόσβεσης η (ΕΑΚ2000) Συγκολλητές μεταλλικές κατασκευές 7 7 7 η= = = =1,323 2+ζ 2+2 4 Κοχλιωτές μεταλλικές κατασκευές 7 7 7 η= = = =1,080 2+ζ 2+4 6 Κοχλιωτές & συγκολλητές μεταλλικές κατασκευές (προσέγγιση) 7 7 7 η= = = =1,183 2+ζ 2+3 5

Σεισμικές δράσεις σχεδιασμού Συντελεστής συμπεριφοράς q (ΕΑΚ2000)

Σεισμικές δράσεις σχεδιασμού Συντελεστής συμπεριφοράς q (ΕΑΚ2000) F αστοχία πρώτη διαρροή δ q= δ u y δ δ y δ u

Ελαστοπλαστική σεισμική απόκριση Κατάρρευση 4 - oρόφου μεταλλικού κτιρίου, (Σ. Tράπεζα: MIKA, E-Defense) Mη γραμμική ανάλυση με χρονική ολοκλήρωση: ελαστική συμπεριφορά έως και κατάρρευση (Πηγή: Lignos & Krawinkler 2007)

Ελαστοπλαστική σεισμική απόκριση Κατάρρευση 4 - oρόφου μεταλλικού κτιρίου, (Σ. Tράπεζα: MIKA, E-Defense) (Πηγή: Lignos & Krawinkler 2007)

Ελαστοπλαστική σεισμική απόκριση Κατάρρευση 4 - oρόφου μεταλλικού κτιρίου, (Σ. Tράπεζα: MIKA, E-Defense) Μηχανισμός κατάρρευσης (Πηγή: Lignos & Krawinkler 2007)

Ελαστοπλαστική σεισμική απόκριση Κατάρρευση 4 - oρόφου μεταλλικού κτιρίου, (Σ. Tράπεζα: MIKA, E-Defense) Καμπύλη Pushover (Πηγή: Lignos & Krawinkler 2007)

Σεισμικές δράσεις σχεδιασμού Συντελεστής συμπεριφοράς q (ΕΑΚ2000) Η ένταση που υπολογίζεται αν διαιρέσουμε την σεισμική επιτάχυνση σχεδιασμού με q και πραγματοποιήσουμε ελαστική ανάλυση, προσεγγίζει ικανοποιητικά την πραγματική, ενώ οι παραμορφώσεις που προκύπτουν πρέπει να πολλαπλασιαστούν επί q.

Πλαίσια

Δικτυωτοί σύνδεσμοι με εκκεντρότητα

Δικτυωτοί σύνδεσμοι τύπου Λ με εκκεντρότητα

Δικτυωτοί διαγώνιοι σύνδεσμοι χωρίς εκκεντρότητα

Δικτυωτοί σύνδεσμοι τύπου Λ χωρίς εκκεντρότητα

Αντισεισμικός σχεδιασμός μεταλλικών κατασκευών

Αποφυγή τοπικού λυγισμού

Αποφυγή τοπικού λυγισμού Η αντοχή έναντι τοπικού λυγισμού μέλους σιδηράς κατασκευής υπό ανακυκλιζόμενη δυναμική φόρτιση είναι διαφορετική από την αντοχή υπό στατικά φορτία. Σε περιπτώσεις υψηλών τιμών των ανηγμένων παραμορφώσεων μπορεί να έχουμε εμφάνιση τοπικού λυγισμού στους πρώτους κύκλους φόρτισης, ο οποίος βαθμιαία επεκτείνεται κατά τους επόμενους κύκλους και καταλήγει σε αστοχία. Η αστοχία υπό τις παραπάνω συνθήκες μπορεί να θεωρηθεί και ως αστοχία σε κόπωση υπό περιορισμένο αριθμό κύκλων φόρτισης (low-cyclefatigue)

Αποφυγή τοπικού λυγισμού

Αντισεισμικός σχεδιασμός μεταλλικών κατασκευών

Αντισεισμικός σχεδιασμός μεταλλικών κατασκευών Ημιάκαμπτες συνδέσεις και συνδέσεις μερικής αντοχής δεν συνιστώνται, προς το παρόν, στη μόρφωση αντισεισμικών κατασκευών. Ο κόμβος κατά την ανακυκλιζόμενη δυναμική καταπόνηση πρέπει γενικά να διατηρεί τη δυσκαμψία, την αντοχή και την ικανότητα του απορρόφησης ενέργειας.

Πλαίσια

Παραμορφωμένη γεωμετρία (σημείο Α) Πλαίσια

Διάγραμμα ροπών κάμψης (σημείο Α) Πλαίσια

Διάγραμμα αξονικών δυνάμεων (σημείο Α) Πλαίσια

Διάγραμμα πλαστικών καμπυλοτήτων (σημείο Α) Πλαίσια

Παραμορφωμένη γεωμετρία (σημείο Β) Πλαίσια

Διάγραμμα ροπών κάμψης (σημείο Β) Πλαίσια

Διάγραμμα αξονικών δυνάμεων (σημείο Β) Πλαίσια

Διάγραμμα πλαστικών καμπυλοτήτων (σημείο Β) Πλαίσια

Πλαίσια Καμπτική διαρροή κρίσιμων περιοχών Ο φορέας συνεχίζει να αποκρίνεται στις αιχμές των σεισμικών μετακινήσεων με πρακτικά σταθερή ένταση, ελευθερώνοντας σε κάθε ανακύκλιση σημαντικό μέρος από τη σεισμική ενέργεια που έχει απορροφήσει.

Πλαίσια Σε πλαισιωτούς φορείς οι πλαστικές αρθρώσεις Δεν πρέπει να συγκεντρώνονται στα άκρα όλων των υποστυλωμάτων του ίδιου ορόφου (αποφυγή σχηματισμού ορόφου) Πρέπει να γίνονται στις δοκούς (ασθενής δοκός ισχυρό υποστύλωμα)

Πλαίσια

Δικτυωτοί σύνδεσμοι χωρίς εκκεντρότητα

Δικτυωτοί σύνδεσμοι χωρίς εκκεντρότητα Αμελείται η θλιβόμενη διαγώνιος

Δικτυωτοί σύνδεσμοι χωρίς εκκεντρότητα φ Δεν μπορεί να αμεληθεί η θλιβόμενη διαγώνιος

Δικτυωτοί σύνδεσμοι χωρίς εκκεντρότητα

Δικτυωτοί σύνδεσμοι με εκκεντρότητα HEA100 2L150/100/10 4M24 8.8

Δικτυωτοί σύνδεσμοι με εκκεντρότητα Διάγραμμα αξονικών δυνάμεων

Δικτυωτοί σύνδεσμοι με εκκεντρότητα Διάγραμμα τεμνουσών δυνάμεων

Δικτυωτοί σύνδεσμοι με εκκεντρότητα Διάγραμμα καμπτικών ροπών

Οριζόντιοι δικτυωτοί σύνδεσμοι